JP5783017B2 - Oscillator frequency error correction apparatus, frequency error correction method, frequency error correction program, and frequency error correction system - Google Patents
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Description
本発明は、発振器の周波数誤差補正装置、周波数誤差補正方法、周波数誤差補正プログラム及び周波数誤差補正システムに関する。 The present invention relates to an oscillator frequency error correction apparatus, a frequency error correction method, a frequency error correction program, and a frequency error correction system.
無線基地局装置は、例えば、自局で生成した基準クロックを用いて無線周波数同期などを行なう。この基準クロックの周波数精度は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)規格上、高精度であることが要求される。例えば、発生可能周波数に対する絶対周波数誤差の相対値が、±0.25ppm以内であること要求される。
従来、基準クロックの周波数精度を高める方法として、例えば、より高精度な発振器を用いたり、GPS(Global Positioning System)から取得したタイミング情報や、PTP(Precision Time Protocol)と呼ばれる時刻同期プロトコルを用いて発振器の周波数誤差を補正したりする方法がある。
For example, the radio base station apparatus performs radio frequency synchronization using a reference clock generated by itself. The frequency accuracy of the reference clock is required to be high accuracy according to the 3GPP (3rd Generation Partnership Project) standard. For example, the relative value of the absolute frequency error with respect to the possible frequency is required to be within ± 0.25 ppm.
Conventionally, as a method for improving the frequency accuracy of the reference clock, for example, a higher-accuracy oscillator is used, timing information acquired from GPS (Global Positioning System), or a time synchronization protocol called PTP (Precision Time Protocol) is used. There is a method of correcting the frequency error of the oscillator.
しかしながら、より高精度な発振器は高価であり、また、GPSは、GPSの電波が届かない場所では使用することができず、さらに、PTPを用いる場合は、キャリアが専用のPTPサーバをそなえる必要があり、設備投資のコストが増加する。
このため、NTP(Network Time Protocol)を用いて発振器の周波数誤差を補正する方法が提案されている(下記特許文献1参照)。
However, more accurate oscillators are expensive, and GPS cannot be used where GPS radio waves do not reach. Further, when using PTP, the carrier needs to have a dedicated PTP server. Yes, the cost of capital investment increases.
For this reason, a method of correcting the frequency error of the oscillator using NTP (Network Time Protocol) has been proposed (see
NTPを用いて発振器の周波数誤差を補正する場合、周波数誤差の補正を行なう装置は、例えば、ネットワークを介して接続されたNTPサーバからNTPパケットを受信し、当該NTPパケットに含まれる時刻情報を用いて周波数誤差の補正を行なう。
しかしながら、ネットワークを介して伝送されたNTPパケットには、ネットワークの負荷状況により、数ms〜数100ms程度の遅延ジッタ(誤差)が含まれる可能性がある。
When correcting the frequency error of the oscillator using NTP, a device that corrects the frequency error receives, for example, an NTP packet from an NTP server connected via a network, and uses time information included in the NTP packet. To correct the frequency error.
However, the NTP packet transmitted through the network may include a delay jitter (error) of about several ms to several hundred ms depending on the load condition of the network.
従って、NTPパケットに含まれる時刻情報をそのまま使用して発振器の周波数誤差の補正を行なうと、上記遅延ジッタのため、周波数誤差を高精度に補正できない場合がある。
そこで、本発明は、発振器の周波数誤差を高精度に補正することを目的の1つとする。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
Therefore, if the time information included in the NTP packet is used as it is and the frequency error of the oscillator is corrected, the frequency error may not be corrected with high accuracy due to the delay jitter.
Accordingly, an object of the present invention is to correct the frequency error of the oscillator with high accuracy.
In addition, the present invention is not limited to the above-described object, and other effects of the present invention can be achieved by the functions and effects derived from the respective configurations shown in the embodiments for carrying out the invention which will be described later. It can be positioned as one of
(1)第1の案として、例えば、所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する発振器の周波数誤差補正装置において、前記発振器のクロック数をカウントするカウンタ部と、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って算出される前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する処理部とをそなえる、発振器の周波数誤差補正装置を用いることができる。 (1) As a first proposal, for example, in a frequency error correction device for an oscillator that corrects a frequency error that occurs in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency, a counter unit that counts the number of clocks of the oscillator; The frequency of the oscillator using the average value of the frequency error of the oscillator calculated over a plurality of times based on the time information received via the network, the count result in the counter unit, and the desired oscillation frequency It is possible to use an oscillator frequency error correction device including a processing unit for correcting an error.
(2)また、第2の案として、例えば、所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する周波数誤差補正装置において、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記発振器のクロック数のカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差を算出し、前記複数回に亘って算出された前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する、発振器の周波数誤差補正方法を用いることができる。 (2) As a second proposal, for example, in a frequency error correction device that corrects a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency, time information received via a network and the oscillator The frequency error of the oscillator is calculated over a plurality of times based on the count result of the number of clocks and the desired oscillation frequency, and the average value of the frequency error of the oscillator calculated over the plurality of times is used. An oscillator frequency error correction method for correcting the oscillator frequency error can be used.
(3)さらに、第3の案として、例えば、所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する機能をコンピュータに実行させるための周波数誤差補正プログラムであって、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記発振器のクロック数のカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差を算出するステップと、前記複数回に亘って算出された前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正するステップとを前記コンピュータに実行させる、周波数誤差補正プログラムを用いることができる。 (3) Further, as a third proposal, for example, a frequency error correction program for causing a computer to execute a function of correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency, Calculating the frequency error of the oscillator over a plurality of times based on the time information received via the count result of the clock number of the oscillator and the desired oscillation frequency, and calculated over the plurality of times. A frequency error correction program for causing the computer to execute the step of correcting the frequency error of the oscillator using the average value of the frequency error of the oscillator can be used.
(4)また、第4の案として、例えば、所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する発振器の周波数誤差補正システムにおいて、前記発振器のクロック数をカウントするカウンタ部と、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って算出される前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する処理部とをそなえる、発振器の周波数誤差補正システムを用いることができる。 (4) As a fourth proposal, for example, in a frequency error correction system for an oscillator that corrects a frequency error that occurs in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency, a counter unit that counts the number of clocks of the oscillator And using the average value of the frequency error of the oscillator calculated over a plurality of times based on the time information received via the network, the count result in the counter unit, and the desired oscillation frequency It is possible to use an oscillator frequency error correction system including a processing unit that corrects the frequency error.
発振器における周波数誤差を高精度に補正することが可能となる。 It becomes possible to correct the frequency error in the oscillator with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、以下に示す実施形態を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
〔1〕一実施形態について
(1.1)周波数誤差補正装置の構成例
図1は、一実施形態に係る周波数誤差補正装置の構成の一例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the embodiment described below. That is, it goes without saying that the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention.
[1] One Embodiment (1.1) Configuration Example of Frequency Error Correction Device FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a frequency error correction device according to an embodiment.
この図1に例示する周波数誤差補正装置10は、例示的に、クロック信号生成部11と、カウンタ部12と、NTP処理部13と、制御部14とをそなえる。
クロック信号生成部11は、基準クロックとしてのクロック信号を生成する。当該クロック信号の周波数は、例えば、後述する制御部14から与えられる制御信号により補正される。
The frequency
The clock
このため、クロック信号生成部11は、例えば、発振周波数を電圧制御可能な発振器を有する。クロック信号生成部11がそなえる発振器は、所望の発振周波数(例えばf0)で発振するよう設計されるが、実際には所望の発振周波数とは異なる発振周波数(例えばf)で発振し得る。なお、以下では、所望の発振周波数のことを単に設計周波数ということがある。
For this reason, the clock
カウンタ部12は、クロック信号生成部11のクロック数をカウントする。即ち、カウンタ部12は、発振器のクロック数をカウントするカウンタ部の一例として機能する。なお、上記のカウント結果は、後述する制御部14の誤差検出部141へ出力される
NTP処理部13は、NTPサーバ20が送信したNTPパケットをネットワーク30を介して受信し、受信したNTPパケットから時刻情報を抽出する。このため、NTP処理部13は、NTPパケット終端部131と、時刻情報抽出部132とをそなえる。
The
NTPパケット終端部131は、NTPサーバ20が送信したNTPパケットを、ネットワーク30を介して受信し、所定の受信処理を施す。また、NTPパケット終端部131は、NTPサーバ20に対してNTPパケット送出の要求(NTP Req)を送信する機能を有していてもよい。これにより、NTPパケット終端部131は、NTPサーバ20から定期または不定期にNTPパケットを受信することができる。
The NTP
時刻情報抽出部132は、NTPパケット131で受信されたNTPパケットから時刻情報を抽出し、制御部14へ出力する。
制御部14は、時刻情報抽出部132から出力された時刻情報と、カウンタ部12から出力されたカウント結果と、クロック信号生成部11が有する発振器の設計周波数(f0)とに基づいて、クロック信号生成部11が有する発振器の周波数誤差を検出し、当該周波数誤差を補正する。このため、制御部14は、誤差検出部141と、補正制御部142とをそなえる。
The time
Based on the time information output from the time
誤差検出部141は、時刻情報抽出部132から出力された時刻情報と、カウンタ部12から出力されたカウント結果と、クロック信号生成部11が有する発振器の設計周波数とに基づいて、クロック信号生成部11が有する発振器の周波数誤差を検出する。なお、周波数誤差の検出方法の具体例については後述する。
補正制御部142は、誤差検出部141で検出された周波数誤差を基に、当該周波数誤差を補正するための補正値を算出し、当該補正値に基づく制御信号をクロック信号生成部11へ出力する。クロック信号生成部11の発振器は、例えば、補正制御部142から出力された制御信号に基づき電圧制御される。
The
The
即ち、NTP処理部13及び制御部14は、ネットワークを介して受信される時刻情報とカウンタ部12でのカウント結果と所望の発振周波数(f0)とに基づいて複数回に亘って算出される発振器の周波数誤差の平均値を用いて発振器の周波数誤差を補正する処理部の一例として機能する。
(1.2)周波数誤差の検出方法
ここで、図2を用いて、本実施形態における周波数誤差の検出方法について説明する。
That is, the
(1.2) Frequency Error Detection Method Here, the frequency error detection method in the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2は、図1に示すカウンタ部12のカウント結果と、NTPサーバ20から受信した時刻情報との関係の一例を示す図である。
まず、制御部14の誤差検出部141は、初回に受信したNTPパケットから抽出された時刻情報を基に、起点時刻を設定する(図2中、T1参照)。また、誤差検出部141は、カウンタ部12におけるカウント値をクリアする。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between the count result of the
First, the
次に、誤差検出部141は、NTPパケットから抽出された時刻情報を時刻情報抽出部132から取得し、当該時刻情報に対応する時刻におけるカウント値をカウンタ部12から取得する。
そして、誤差検出部141は、各時刻情報と、各カウント値と、クロック信号生成部11が有する発振器の設計周波数f0(設計周期τ0(=1/f0))とを用いて発振器の周波数誤差を求める。
Next, the
Then, the
具体的には例えば、各時刻情報(図2中、Tx(x=1,2,・・・,n,ただし、nは3以上の整数))から以下の式(1)を用いて算出される各期間tx(x=2,3,・・・,n)と、当該期間におけるカウンタ部12でのカウント値(図2中、Cx(x=2,3,・・・,n))から以下の式(2)を用いて算出される時間cx(x=2,3,・・・,n)とを比較する。
Specifically, for example, each time information (in FIG. 2, T x (x = 1, 2,..., N, where n is an integer of 3 or more)) is calculated using the following formula (1). Each period t x (x = 2, 3,..., N) and the count value in the
即ち、各期間txに発生する、txとcxとの差(位相誤差αx(x=2,3,・・・,n)、位相変動量ともいう)は、式(3)で与えられる。 That is, the difference between t x and c x (also referred to as phase error α x (x = 2, 3,..., N), phase fluctuation amount) that occurs in each period t x is expressed by equation (3). Given.
上記の式(3)から求めた位相誤差αxには、発振器の設計周波数f0と実際の発振周波数fとの誤差である周波数誤差成分と、NTPパケットに含まれる遅延ジッタによる誤差成分とが含まれる。
ここで、NTPパケットに含まれる遅延ジッタは、平均化することで0に収束する性質がある。そこで、本例では、上記の式(3)で求めた位相誤差αxにおける遅延ジッタによる誤差成分を0に収束させるべく、式(3)で求めたαxを平均化する。なお、αxを平均化したものを平均位相変動量βともいう。
The phase error α x obtained from the above equation (3) includes a frequency error component that is an error between the design frequency f 0 of the oscillator and the actual oscillation frequency f, and an error component due to delay jitter included in the NTP packet. included.
Here, the delay jitter included in the NTP packet has a property of converging to 0 by averaging. Therefore, in this embodiment, in order to converge the error component due to delay jitter in the phase error alpha x obtained by formula (3) to 0, averaging the alpha x obtained by formula (3). A value obtained by averaging α x is also referred to as an average phase fluctuation amount β.
T1〜Tnの期間における平均位相変動量βは以下の式(4)で示される。 The average phase fluctuation amount β in the period from T 1 to T n is expressed by the following formula (4).
なお、上記の平均位相変動量βは、各時刻Txが等間隔の場合、起点時刻T1から時刻Tnまでに発生する位相変動量の1/2となる。
上記の式(4)を用いて算出される平均位相変動量βにより発振器の周波数誤差を高精度に算出することができる。
具体的には、単位時間当たりの位相変動量を100万倍したものが周波数誤差(単位:ppm)となる。つまり、平均位相変動量βを2倍したものを測定間隔(Tn−T1)で割り、100万倍したものが周波数誤差(単位:ppm)となる。
Note that the average phase fluctuation amount β is ½ of the phase fluctuation amount generated from the starting time T 1 to the time T n when the times T x are equally spaced.
The frequency error of the oscillator can be calculated with high accuracy by the average phase fluctuation amount β calculated using the above equation (4).
Specifically, a frequency error (unit: ppm) is obtained by multiplying the amount of phase fluctuation per unit time by 1 million times. That is, a value obtained by doubling the average phase variation β is divided by a measurement interval (T n −T 1 ), and a value multiplied by 1 million is a frequency error (unit: ppm).
平均移動変動量βにより発振器の周波数誤差が算出されると、算出した周波数誤差に対応する補正値をクロック信号生成部11に対して出力することにより、発振器の周波数誤差を高精度に補正することができる。
即ち、上述した構成によると、NTPサーバから受信した時刻情報を用いて、発振器の発信誤差を高精度に補正することができるようになる。
When the frequency error of the oscillator is calculated based on the average movement fluctuation amount β, a correction value corresponding to the calculated frequency error is output to the clock
That is, according to the above-described configuration, it is possible to correct the transmission error of the oscillator with high accuracy using the time information received from the NTP server.
ただ、上述した方法では、初回に受信したNTPパケットの時刻情報に基づいて設定される起点(T1)に基づいて各位相誤差を算出するため、図3に示すように初回に受信したNTPパケットが遅延ジッタによる誤差(初期誤差)を含む場合、各位相誤差には初期誤差が含まれ、また、各位相誤差の平均値である平均位相変動量βにも、初期誤差が含まれる。 However, in the method described above, since each phase error is calculated based on the starting point (T 1 ) set based on the time information of the NTP packet received for the first time, the NTP packet received for the first time as shown in FIG. Includes an error due to delay jitter (initial error), each phase error includes an initial error, and an average phase fluctuation amount β, which is an average value of each phase error, also includes an initial error.
そこで、以下に示す方法を用いて、平均位相変動量βに含まれる初期誤差を補正することにより、発振器における周波数誤差を更に精度良く求める。
図4は、図3に示す初期誤差を補正する方法の一例を説明する図である。
図4に示されるように、同じ起点T1を有し長さの異なる2つの期間(Tn−T1)及び(Tn′−T1)において、平均位相変動量をそれぞれ算出する。つまり、期間(Tn−T1)で平均位相変動量βを算出し、期間(Tn′−T1)において平均位相変動量β′を算出する。
Therefore, the frequency error in the oscillator is obtained with higher accuracy by correcting the initial error included in the average phase fluctuation amount β by using the following method.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a method for correcting the initial error shown in FIG.
As shown in FIG. 4, average phase fluctuation amounts are calculated in two periods (T n −T 1 ) and (T n ′ −T 1 ) having the same starting point T 1 and different lengths. In other words, to calculate the average phase variation amount β during the period (T n -T 1), calculates the 'average phase variation amount β in (-T 1 period T n)'.
そして、平均位相変動量β′と平均位相変動量βとの差分を求めることで、各平均位相変動量に含まれる初期誤差を除去することができる。
図5は、発振器の周波数誤差と上記の2つの期間において算出された各平均位相変動量との関係の一例について説明する図である。なお、図5に示す例では、簡単のため、2つの期間を、時刻Tnまでの期間と時刻2Tnまでの期間とに設定しているが、これらの時刻は任意に設定することもできる。
Then, by obtaining the difference between the average phase fluctuation amount β ′ and the average phase fluctuation amount β, the initial error included in each average phase fluctuation amount can be removed.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the relationship between the frequency error of the oscillator and each average phase fluctuation amount calculated in the above two periods. In the example shown in FIG. 5, for simplicity, the two periods, but is set to a period until the period and time 2T n until time T n, can also be those time arbitrarily set .
発振器の周波数誤差がない場合、上記の2つの期間において算出された各平均位相変動量の値と初期誤差は一致する。
一方、発振器に周波数誤差がある場合、各平均位相変動量の差をとることで、各平均位相変動量に含まれる初期誤差の成分が相殺される。
また、上記の平均位相変動量βは、各時刻Txが等間隔の場合、起点時刻T1から時刻Tnまでに発生する位相変動量の1/2となる。
When there is no frequency error of the oscillator, the value of each average phase fluctuation amount calculated in the above two periods coincides with the initial error.
On the other hand, when there is a frequency error in the oscillator, the component of the initial error included in each average phase fluctuation amount is canceled by taking the difference between the average phase fluctuation amounts.
Further, the above average phase fluctuation amount β is ½ of the phase fluctuation amount generated from the starting time T 1 to the time T n when the times T x are equally spaced.
同様に、起点時刻T1から時刻Tn′までの期間において算出された平均位相変動量β′は、起点時間から時刻Tn′までの期間に発生する位相変動量の1/2となる。
従って、図5に示された関係から明らかなように、各平均位相変動量の差(β′―β)は、時刻Tnから時刻2Tnまでの間に発生した発振器の周波数誤差による位相変動量の1/2となる。
Similarly, the average phase fluctuation amount β ′ calculated in the period from the starting time T 1 to the time T n ′ is ½ of the phase fluctuation amount generated in the period from the starting time to the time T n ′.
Accordingly, as is clear from the relationship shown in FIG. 5, the difference between the average phase variation amount (β'-β) is the phase variation due to the frequency error of the oscillator that occurred between the time T n to the
このことから、発振器の周波数誤差χは次式(5)で示される。 From this, the frequency error χ of the oscillator is expressed by the following equation (5).
上記χに基づき発振器の周波数誤差が算出されると、算出した周波数誤差に対応する補正値をクロック信号生成部11に対して出力することにより、発振器の周波数誤差を更に高精度に補正することができる。
(1.3)周波数誤差補正方法
図6は、周波数誤差補正方法の一例を示す図である。ここでは、NTPサーバ20、制御部14及びカウンタ部12の動作に着目する。
When the frequency error of the oscillator is calculated based on the above χ, a correction value corresponding to the calculated frequency error is output to the clock
(1.3) Frequency Error Correction Method FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a frequency error correction method. Here, attention is paid to the operations of the
なお、NTPサーバ20から受信するNTPパケットの時刻情報に含まれるのは、NTPサーバ20においてNTPパケットの送信要求を受信した時刻についての情報と、NTPサーバ20がNTPパケットを送信した時刻についての情報とである。
そこで、本実施形態では、カウンタを用いて上記の時刻情報に含まれる情報を補正することにより、周波数誤差補正装置10がNTPパケットを受信した時刻を求める。
The time information of the NTP packet received from the
Therefore, in the present embodiment, the time when the frequency
このため、図6に示す例では、カウンタ部12は、発振器の周波数誤差を補正するためのカウンタ1に加え、時刻情報を補正するためのカウンタ2を有する。
制御部14は、カウンタ部12に対してカウンタ2のカウント開始指示を送信するとともに、NTP処理部13を介してNTPサーバ20に対してNTPパケットの送信要求(NTP Req)を送信する(ステップS1,S2)。カウンタ部12は、ステップS1において送信されたカウント開始指示を受信するとカウンタ2のカウントを開始する。
For this reason, in the example shown in FIG. 6, the
The
NTPサーバ20は、NTP Reqを受信すると、周波数誤差補正装置10に対してNTPパケットを送信する(ステップS3)。なお、NTPサーバ20から送信されるNTPパケットには時刻情報が含まれる。
本実施形態で示す例では、当該時刻情報には、NTPサーバ20におけるNTPパケットの送信時刻に関する送信時刻情報と、NTPサーバ20におけるNTP Reqの受信時刻に関する受信時刻情報とが含まれる。即ち、ステップS3において送信されるNTPパケットには、NTPパケットの送信時刻A1と、NTP Reqの受信時刻B1とが含まれる。
When receiving the NTP Req, the
In the example shown in this embodiment, the time information includes transmission time information related to the transmission time of the NTP packet in the
制御部14は、NTP処理部13を介してNTPパケットを受信し、受信したNTPパケットから時刻情報を抽出すると、カウンタ部12に対して、カウンタ1の開始指示及びカウンタ2の停止指示を送信する(ステップS4)。
カウンタ部12は、ステップS4において送信されたカウンタ1の開始指示及びカウンタ2の停止指示を受信すると、カウンタ2のカウントを停止し、カウント数をクリアするとともに、カウンタ1のカウントを開始する。なお、カウンタ2におけるクリア前のカウント値をD1とする。
When the
Upon receiving the
そして、制御部14は、カウンタ部12のD1の値を読み取る(リード)(ステップS5)。
制御部14は、D1を基に、ステップS3においてNTPサーバ20から送信され、NTP処理部13を介して受信した時刻情報の補正を行なう。即ち、制御部14は、次式(6)を用いて時刻T1を算出する。
Then, the
この初回に受信したNTPパケットから得られた時刻T1は、発振器の補正が完了するまで図示しないメモリに保持される。
続いて、制御部14は、カウンタ部12に対してカウンタ2のカウント開始指示を送信するとともに、2度目のNTPパケットの送信要求(NTP Req)をNTPサーバ20に対して送信する(ステップS6,S7)。カウンタ部12は、ステップS6において送信されたカウント開始指示を受信するとカウンタ2のカウントを開始する。
Time T 1 obtained from the NTP packets received this first time, the oscillator compensation are stored in a memory (not shown) to complete.
Subsequently, the
NTPサーバ20は、NTP Reqを受信すると、周波数誤差補正装置10に対して2度目のNTPパケットを送信する(ステップS8)。ステップS8において送信されるNTPパケットには、NTPパケットの送信時刻A2と、NTP Reqの受信時刻B2とが含まれる。
制御部14は、NTP処理部13を介してNTPパケットを受信し、受信したNTPパケットから時刻情報を抽出すると、カウンタ部12に対して、カウンタ1のカウント値保持指示及びカウンタ2の停止指示を送信する(ステップS9)。
When receiving the NTP Req, the
When the
カウンタ部12は、ステップS9において送信されたカウンタ1のカウント値保持指示及びカウンタ2の停止指示を受信すると、カウンタ2のカウントを停止するとともに、カウンタ1のカウント値を図示しないメモリに必要に応じて保持する。なお、カウンタ2のカウント値をD2、カウンタ1のカウント値をC1とする。
そして、制御部14は、カウンタ部12のC1及びD2の値を読み取る(リード)(ステップS10,S11)。
When the
Then, the
制御部14は、D2を基に、ステップS8においてNTPサーバ20から送信され、NTP処理部13を介して受信した時刻情報の補正を行なう。即ち、制御部14は、次式(7)を用いて時刻T2を算出する。
また、制御部14は、次式(8)を用いて位相誤差α2を算出する。
Further, the
図示は省略するが、制御部14は、上記と同様の手順により、x(3≦x≦n−1)回目のNTPパケットから時刻情報(Ax,Bx)を取得すると共に、カウンタ部12からカウント値(Cx−1,Dx)を取得し、次式(9),(10)を用いてTx及びαxをそれぞれ算出する。
Although illustration is omitted, the
また、最終的に平均化を行なうため、算出された位相誤差αxはそれまでに算出された各位相誤差に加算される。
図6では、制御部14は、カウンタ部12に対してカウンタ2のカウント開始指示を送信するとともに、n度目のNTPパケットの送信要求(NTP Req)をNTPサーバ20に対して送信する(ステップS12,S13)。なお、図6において、ステップS11とステップS12とが連続して実行されることは意図しておらず、ステップS11とステップS12との間には、図示しない処理が含まれる。カウンタ部12は、ステップS12において送信されたカウント開始指示を受信するとカウンタ2のカウントを開始する。
In addition, in order to finally perform averaging, the calculated phase error α x is added to each phase error calculated so far.
In FIG. 6, the
NTPサーバ20は、NTP Reqを受信すると、周波数誤差補正装置10に対してn度目のNTPパケットを送信する(ステップS14)。ステップS14において送信されるNTPパケットには、NTPパケットの送信時刻Anと、NTP Reqの受信時刻Bnとが含まれる。
制御部14は、NTP処理部13を介してNTPパケットを受信し、受信したNTPパケットから時刻情報を抽出すると、カウンタ部12に対して、カウンタ1のカウント値保持指示及びカウンタ2の停止指示を送信する(ステップS15)。
When receiving the NTP Req, the
When the
カウンタ部12は、ステップS15において送信されたカウンタ1のカウント値保持指示及びカウンタ2の停止指示を受信すると、カウンタ2のカウントを停止するとともに、カウンタ1のカウント値を図示しないメモリに必要に応じて保持する。なお、カウンタ2のカウント値をDn、カウンタ1のカウント値をCn−1とする。
そして、制御部14は、カウンタ部12のCn−1及びDnの値を読み取る(リード)(ステップS16,S17)。
When the
Then, the
制御部14は、Dnを基に、ステップS14においてNTPサーバ20から送信され、NTP処理部13を介して受信した時刻情報の補正を行なう。即ち、制御部14は、次式(11)を用いて時刻Tnを算出する。
また、制御部14は、次式(12)を用いて位相誤差αnを算出する。
Further, the
さらに、制御部14は、次式(13)を用いて、平均位相変動量βを算出する。
Furthermore, the
制御部14は、こうして算出された平均位相変動量βに基づいて生成した制御信号をクロック信号生成部11に対して出力することにより、発振器の周波数誤差を補正する。
平均位相変動量βに含まれる初期誤差を除去する場合、継続して同じ平均化回数で平均位相変動量β′を求める。
そして、以下の式(14)を用いて発振器の周波数誤差を求める。
The
When the initial error included in the average phase fluctuation amount β is removed, the average phase fluctuation amount β ′ is continuously obtained with the same averaging number.
And the frequency error of an oscillator is calculated | required using the following formula | equation (14).
制御部14は、算出された周波数誤差に基づいて生成した制御信号をクロック信号生成部11に対して出力することにより、発振器の周波数誤差を補正することもできる。
上述した方法によると、発振器の周波数誤差を高精度に補正することができる。
(1.4)周波数誤差補正装置のハードウェア構成
図7は、一実施形態に係る周波数誤差補正装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
The
According to the method described above, the frequency error of the oscillator can be corrected with high accuracy.
(1.4) Hardware Configuration of Frequency Error Correction Device FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the frequency error correction device according to an embodiment.
図7に示す周波数誤差補正装置10は、例示的に、PLL(Phase Locked Loop)110と、PLD(Programmable Logic Device)120と、SOC(System On a Chip)130とをそなえる。
PLL110は、装置内基準クロックとなるクロック信号を生成するものであり、発振周波数を制御することが可能な発振器を用いて実現される。即ち、PLL110は、図1におけるクロック信号生成部11として機能する。
The frequency
The
PLL110は、例えば、DAC(Digital Analog Converter)と、VCTCXO(Voltage Controlled Temperature Conpensated Crystal Oscillator)とをそなえる。
この場合、DACは、後述するSOC130から与えられる制御信号に基づき、VCTCXOが出力するクロック信号の周波数を制御するための制御電圧を生成し、VCTCXOは、DACから与えられる制御電圧に応じた周波数で発振する。
The
In this case, the DAC generates a control voltage for controlling the frequency of the clock signal output from the VCTCXO based on a control signal supplied from the
PLD120は、PLL110から出力されるクロック信号の周波数をカウントするよう設計される。即ち、PLD120は、図1におけるカウンタ部12として機能する。なお、PLD120は、後述する130と一体に構成することもできる。
SOC130は、種々の制御や演算を行なうプロセッサとしての機能を内蔵するものであり、図示しないメモリなどに格納されたOSやプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。
The
The
NTP処理部13及び制御部14としての機能を実現する際には、内部記憶装置に格納されたプログラムがコンピュータのマイクロプロセッサによって実行される。このとき、記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータが読み取って実行するようにしてもよい。
なお、本実施形態において、コンピュータとは、ハードウェアとオペレーティングシステムとを含む概念であり、オペレーティングシステムの制御の下で動作するハードウェアを意味している。又、オペレーティングシステムが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とをそなえており、本実施形態においては、SOC130がコンピュータとしての機能を有しているのである。
When realizing the functions as the
In the present embodiment, the computer is a concept including hardware and an operating system, and means hardware that operates under the control of the operating system. Further, when an operating system is unnecessary and hardware is operated by an application program alone, the hardware itself corresponds to a computer. The hardware includes at least a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit) and means for reading a computer program recorded on a recording medium. In this embodiment, the
〔2〕周波数誤差補正装置の適用例
上述した周波数誤差補正装置10は、任意の送信装置及び受信装置に適用することが可能である。
そこで、上述した周波数誤差補正装置10の一適用例として、周波数誤差補正装置10が適用された無線基地局装置について、図8を用いて説明する。
[2] Application Example of Frequency Error Correction Device The frequency
Therefore, as an application example of the frequency
図8は、周波数誤差補正装置10が適用された無線基地局装置40を示す図である。
図8に示す無線基地局装置40は、例示的に、周波数誤差補正装置10と、有線インタフェース(IF;Interface)41と、無線送信処理部42と、無線受信処理部43と、送信アンテナ44と、受信アンテナ45と、CPU46と、論理回路47と、メモリ48とをそなえる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a radio
The radio
有線インタフェース41は、無線基地局装置40と、外部ネットワークもしくは上位装置との通信制御を行なう。
無線送信処理部42は、移動局へ送信する信号に符号化処理,変調処理及び周波数変換などの所定の信号処理を施し、アンテナ44へ出力する。
無線受信処理部43は、アンテナ45で受信した移動局から送信された無線信号に周波数変換,復調処理及び復号処理など所定の信号処理を施すものである。
The
The radio
The radio
CPU46は、バスによって相互接続された論理回路47及びメモリ48と協働することにより、有線IF41,無線送信処理部42及び無線受信処理部43を制御する。
周波数誤差補正装置10は、図示しないNTPサーバに加え、例えば、無線送信処理部42及び無線受信処理部43に接続され、各処理に必要なクロック信号を高い周波数精度で生成する。
The
The frequency
上述した構成によると、周波数誤差補正装置10を無線基地局装置40に適用することにより、無線基地局装置40は、周波数精度の高いクロック信号用いて無線周波数同期などを行なうことが可能になるため、無線基地局装置40の信頼性が向上する。
なお、本発明は、上記の無線基地局装置に限らず、任意の送信装置及び受信装置に適用することが可能である。
According to the configuration described above, by applying the frequency
Note that the present invention is not limited to the above-described radio base station apparatus, and can be applied to any transmission apparatus and reception apparatus.
〔3〕その他
なお、上述した周波数誤差補正装置10の各構成及び各機能は、必要に応じて取捨選択してもよいし、適宜組み合わせて用いてもよい。即ち、本発明の機能を発揮できるように、上記の各構成及び各機能を取捨選択したり、適宜組み合わせて用いたりしてもよい。
また、上述した一実施形態において、NTPを用いて発振器の周波数誤差の補正を行なう例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネットワークを介して時刻情報を取得するものであれば、NTPとは異なる他のプロトコルを用いる場合であっても同様に実施することができる。
[3] Others Note that the components and functions of the frequency
In the above-described embodiment, the example of correcting the frequency error of the oscillator using NTP has been described. However, the present invention is not limited to this, and time information is acquired via a network. If so, even if another protocol different from NTP is used, it can be similarly implemented.
さらに、上述した一実施形態では、クロック信号生成部11,カウンタ部12,NTP処理部13及び制御部14の全てが一つの装置内に構成される例について説明したが、クロック信号生成部11,カウンタ部12,NTP処理部13及び制御部14のうちのいずれかが異なる装置内に構成された場合であっても、装置間で通信可能であれば、上述した一実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the clock
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
〔4〕付記
(付記1)
所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する発振器の周波数誤差補正装置において、
前記発振器のクロック数をカウントするカウンタ部と、
ネットワークを介して受信される時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って算出される前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する処理部とをそなえる、
ことを特徴とする、発振器の周波数誤差補正装置。
Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
[4] Appendix (Appendix 1)
In an oscillator frequency error correction device for correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
A counter for counting the number of clocks of the oscillator;
The frequency of the oscillator using the average value of the frequency error of the oscillator calculated over a plurality of times based on the time information received via the network, the count result in the counter unit, and the desired oscillation frequency A processing unit for correcting errors;
A frequency error correction apparatus for an oscillator.
(付記2)
前記処理部は、
NTP(Network Time Protocol)サーバから送信されたNTPパケットに含まれる前記時刻情報を抽出する、
ことを特徴とする、付記1記載の発振器の周波数誤差補正装置。
(Appendix 2)
The processor is
Extracting the time information included in an NTP packet transmitted from an NTP (Network Time Protocol) server;
The frequency error correction device for an oscillator according to
(付記3)
前記処理部は、
前記時刻情報から算出される複数の期間に関する情報と、前記複数の期間における前記カウンタ部でのカウント結果を前記所望の発振周波数でそれぞれ除して得られる複数の時間に関する情報との差に基づいて前記発振器の周波数誤差をそれぞれ算出し、
前記の各周波数誤差の相加平均を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する、
ことを特徴とする、付記1または2に記載の発振器の周波数誤差補正装置。
(Appendix 3)
The processor is
Based on the difference between the information on the plurality of periods calculated from the time information and the information on the plurality of times obtained by dividing the count results of the counter unit in the plurality of periods by the desired oscillation frequency, respectively. Calculate the frequency error of each of the oscillators,
Correcting the frequency error of the oscillator using an arithmetic mean of each frequency error;
The frequency error correction apparatus for an oscillator according to
(付記4)
前記処理部は、
同じ起点を有し長さの異なる2つの期間において、前記時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って算出される前記発振器の周波数誤差の平均値をそれぞれ算出し、
算出した各平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する、
ことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の発振器の周波数誤差補正装置。
(Appendix 4)
The processor is
Average frequency error of the oscillator calculated over a plurality of times based on the time information, the count result of the counter unit, and the desired oscillation frequency in two periods having the same starting point and different lengths Calculate each value,
Correct the frequency error of the oscillator using each calculated average value,
The frequency error correction device for an oscillator according to any one of
(付記5)
所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する周波数誤差補正装置において、
ネットワークを介して受信される時刻情報と前記発振器のクロック数のカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差を算出し、
前記複数回に亘って算出された前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する、
ことを特徴とする、発振器の周波数誤差補正方法。
(Appendix 5)
In a frequency error correction apparatus for correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
Calculate the frequency error of the oscillator over multiple times based on the time information received via the network, the count result of the clock number of the oscillator and the desired oscillation frequency,
Correcting the frequency error of the oscillator using an average value of the frequency error of the oscillator calculated over the plurality of times;
A frequency error correction method for an oscillator.
(付記6)
所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する機能をコンピュータに実行させるための周波数誤差補正プログラムであって、
ネットワークを介して受信される時刻情報と前記発振器のクロック数のカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差を算出するステップと、
前記複数回に亘って算出された前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正するステップとを前記コンピュータに実行させる、
ことを特徴とする、周波数誤差補正プログラム。
(Appendix 6)
A frequency error correction program for causing a computer to execute a function of correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
Calculating a frequency error of the oscillator a plurality of times based on time information received via a network, a count result of the number of clocks of the oscillator, and the desired oscillation frequency;
Correcting the frequency error of the oscillator using the average value of the frequency error of the oscillator calculated over the plurality of times, and causing the computer to execute the step.
A frequency error correction program characterized by that.
(付記7)
所望の発振周波数で発振するよう設計された発振器において生じる周波数誤差を補正する発振器の周波数誤差補正システムにおいて、
前記発振器のクロック数をカウントするカウンタ部と、
ネットワークを介して受信される時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って算出される前記発振器の周波数誤差の平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する処理部とをそなえる、
ことを特徴とする、発振器の周波数誤差補正システム。
(Appendix 7)
In an oscillator frequency error correction system for correcting a frequency error occurring in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
A counter for counting the number of clocks of the oscillator;
The frequency of the oscillator using the average value of the frequency error of the oscillator calculated over a plurality of times based on the time information received via the network, the count result in the counter unit, and the desired oscillation frequency A processing unit for correcting errors;
A frequency error correction system for an oscillator.
(付記8)
付記1〜4のいずれか1項に記載の発振器の周波数誤差補正装置を有する、
ことを特徴とする、無線基地局装置。
(Appendix 8)
Having the frequency error correction device for an oscillator according to any one of
A radio base station apparatus characterized by the above.
10 周波数誤差補正装置
11 クロック信号生成部
12 カウンタ部
13 NTP処理部
131 NTPパケット終端部
132 時刻情報抽出部
14 制御部
141 誤差検出部
142 補正制御部
20 NTPサーバ
30 ネットワーク
110 PLL
120 PLD
130 SOC
40 無線基地局装置
41 有線IF
42 無線送信処理部
43 無線受信処理部
44,45 アンテナ
46 CPU
47 論理回路
48 メモリ
DESCRIPTION OF
120 PLD
130 SOC
40 Wireless
42 wireless
47
Claims (6)
前記発振器のクロック数をカウントするカウンタ部と、
同じ起点を有し長さの異なる2つの期間において、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って算出される前記発振器の周波数誤差の平均値をそれぞれ算出し、算出した各平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する処理部とをそなえる、
ことを特徴とする、発振器の周波数誤差補正装置。 In an oscillator frequency error correction device for correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
A counter for counting the number of clocks of the oscillator;
In two periods having the same starting point and different lengths, the calculation is performed a plurality of times based on time information received via a network, a count result in the counter unit, and the desired oscillation frequency. An average value of the frequency error of the oscillator is calculated respectively, and a processing unit that corrects the frequency error of the oscillator using each calculated average value is provided.
A frequency error correction apparatus for an oscillator.
NTP(Network Time Protocol)サーバから送信されたNTPパケットに含まれる前記時刻情報を抽出する、
ことを特徴とする、請求項1記載の発振器の周波数誤差補正装置。 The processor is
Extracting the time information included in an NTP packet transmitted from an NTP (Network Time Protocol) server;
The frequency error correction device for an oscillator according to claim 1, wherein
前記時刻情報から算出される複数の期間に関する情報と、前記複数の期間における前記カウンタ部でのカウント結果を前記所望の発振周波数でそれぞれ除して得られる複数の時間に関する情報との差に基づいて前記発振器の周波数誤差をそれぞれ算出し、
前記の各周波数誤差の相加平均を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の発振器の周波数誤差補正装置。 The processor is
Based on the difference between the information on the plurality of periods calculated from the time information and the information on the plurality of times obtained by dividing the count results of the counter unit in the plurality of periods by the desired oscillation frequency, respectively. Calculate the frequency error of each of the oscillators,
Correcting the frequency error of the oscillator using an arithmetic mean of each frequency error;
The frequency error correction device for an oscillator according to claim 1, wherein the frequency error correction device is an oscillator .
同じ起点を有し長さの異なる2つの期間において、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記発振器のクロック数のカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差の平均値をそれぞれ算出し、算出した各平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する、
ことを特徴とする、発振器の周波数誤差補正方法。 In a frequency error correction apparatus for correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
Based on the time information received via the network, the count result of the clock number of the oscillator, and the desired oscillation frequency in two periods having the same starting point and different lengths, the oscillator average value of the frequency error were calculated, correcting the frequency error of the oscillator using the average value calculated,
A frequency error correction method for an oscillator.
同じ起点を有し長さの異なる2つの期間において、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記発振器のクロック数のカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差の平均値をそれぞれ算出し、算出した各平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正するステップとを前記コンピュータに実行させる、
ことを特徴とする、周波数誤差補正プログラム。 A frequency error correction program for causing a computer to execute a function of correcting a frequency error generated in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
Based on the time information received via the network, the count result of the clock number of the oscillator, and the desired oscillation frequency in two periods having the same starting point and different lengths, the oscillator Calculating the average value of the frequency error, and correcting the frequency error of the oscillator using each of the calculated average values .
A frequency error correction program characterized by that.
前記発振器のクロック数をカウントするカウンタ部と、
同じ起点を有し長さの異なる2つの期間において、ネットワークを介して受信される時刻情報と前記カウンタ部でのカウント結果と前記所望の発振周波数とに基づいて複数回に亘って前記発振器の周波数誤差の平均値をそれぞれ算出し、算出した各平均値を用いて前記発振器の周波数誤差を補正する処理部とをそなえる、
ことを特徴とする、発振器の周波数誤差補正システム。 In an oscillator frequency error correction system for correcting a frequency error occurring in an oscillator designed to oscillate at a desired oscillation frequency,
A counter for counting the number of clocks of the oscillator;
In two periods of different lengths have the same origin, before Symbol oscillator plural times based on the count result and the desired oscillation frequency of the time information received through the network and by the counter unit Each of the average value of the frequency error is calculated, and a processing unit that corrects the frequency error of the oscillator using each calculated average value is provided.
A frequency error correction system for an oscillator.
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